光纤烟灰预制棒的制造方法与流程

本公开涉及光纤领域。更具体地说，本公开涉及一种使用压实工艺制造光纤烟灰预制棒的方法。本申请以2019年8月13日提交的印度申请号201921032808为基础，并要求优先权，其披露通过引用并入本文中。

背景技术：

在过去的几年里，由于光纤比金属线有着巨大的优势，光纤被广泛用于网络通信。光纤需求的不断增长导致光纤预制件的大量生产成为。传统上，光纤预制件采用各种方法制造。各种方法包括但不限于外部气相沉积(ovd)和蒸汽轴向沉积(vad)。ovd的基本过程称为“火焰水解”。在这个过程中，氧气通过汽化的氯化硅，形成sicl4蒸汽和氧气的混合物。此外，sicl4与氧和氢火焰反应生成二氧化硅(sio2)、氯化氢(hcl)和水蒸气(h2o)。这个反应发生在氢氧火焰中。此外，ovd工艺是一种限制性工艺，具有复杂的机器设计，可用于批量制造光纤预制件。此外，使用ovd工艺制造光纤预制棒会导致材料效率降低。由于降低了材料效率，运行成本高，也消耗时间。

根据上述讨论，需要一种制造光纤烟灰预制件的改进方法。

技术实现要素：

本公开的主要目的是提供一种制造光纤烟灰预制棒的方法，该方法提供了一种跨越式改进，有助于提高材料效率和化学计量能耗。

本公开的另一个目的是提供光纤烟尘预制棒的制造方法，该方法消除了许多步骤和过程。

本公开的另一个目的是提供一种光纤烟灰预制件的制造方法，该预制棒能够大幅度减少工厂的总占地面积。

附图说明

在概括地描述了本公开之后，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，其中：

图1示出了根据本公开的一个实施例的用于制造光纤烟灰预制棒的系统的总体概况；

根据本公开的另一个实施例，图2显示了用于制造光纤烟灰预制棒的系统的总体概况；以及

图3示出了根据本公开的各种实施例的制造光纤烟灰预制棒的方法的流程图。

应该注意，附图旨在展示本公开的示例性实施例的图示。这些图纸并不旨在限制本公开的范围。还应指出，所附图纸不一定按比例绘制。

具体实施方式

现在将结合附图详细参考本公开的选定实施例。本文所描述的实施例并不旨在限制本公开的范围，并且本公开不应被解释为限于所描述的实施例。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本公开可以以不同的形式体现。应当理解，附图旨在并提供用于说明下面描述的公开的实施例，并且不一定按比例绘制。在附图中，相似的数字表示相同的元件，为了提供更好的清晰度和易于理解，可能会夸大某些元件的厚度和尺寸。

应当注意的是，这里的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、等级、数量或重要性，而是用于区分一个元素和另一个元素。此外，本文中的术语“a”和“an”不表示数量限制，而是表示至少存在所述参考项目。

图1示出了根据本公开的一个实施例的用于制造光纤烟灰预制棒122的系统100的概述。图1示出了系统100的各种组件的布置。系统100的各种组件共同实现用于制造光纤烟尘预制棒122的连续过程。

系统100包括燃烧室102、入口104、一个或多个燃烧器106、二氧化硅颗粒108、夹套冷却室110、多个凝聚管112、旋风分离器114、第一入口118、第二入口124、出口116和预成型压缩室120。

系统100包括燃烧室102。一般来说，燃烧室是一个封闭的空间，可以实现燃烧。在本公开的一个实施例中，燃烧室102包括入口104和一个或多个燃烧器106。

在本公开的一个实施例中，燃烧室102用于产生二氧化硅颗粒108。二氧化硅粒子108使用前体材料产生。在一个或多个燃烧器106的促进下，前体材料被释放到燃烧室102中。在本公开的一个实施例中，使用一个或多个燃烧器106通过燃烧氢气(h2)和氧气(o)加热前体材料。此外，在燃烧过程中，前体材料的反应产生二氧化硅颗粒108以及废物颗粒。废物颗粒包括但不限于氯化氢(hcl)、水(h2o)、空气和氮气(n2)。

在本公开的一个实施例中，前体材料是四氯化硅(sicl4)或八甲基环四硅氧烷(omcts或d4)中的至少一种。一般来说，八甲基环四硅氧烷是化学式为[(ch3)2sio]4的有机硅化合物。另外，八甲基环四硅氧烷是无色粘稠液体。在本公开的另一实施例中，前体材料可以改变。在本发明的一个实施例中，燃烧室102充满一种或多种净化气体。另外，一种或多种净化气体用于维持燃烧室102的温度。

燃烧室102与夹套冷却室110相关联。夹套冷却室110是冷却室。另外，夹套冷却室110用于冷却二氧化硅颗粒108和废物颗粒。此外，夹套冷却室110包围多个凝聚器管112。在本公开的一个实施例中，利用多个凝聚管112来进行二氧化硅粒子108的凝聚。一般说来，团聚是物质在质量上的集合，以增加粒子的尺寸。一般来说，生成的颗粒的初始尺寸为0.1微米。初级团聚也沿火焰发生。在本公开的一个实施例中，基于多个凝聚管112对来自凝聚管的所需尺寸的二氧化硅颗粒108进行团聚。夹套冷却室110和多个凝聚管112是系统100的一部分。在本公开的一个实施例中，基于粒度要求，夹套冷却室110可保持为非功能性。在本公开的一个实施例中，二氧化硅粒子108在1到100微米的二氧化硅粒子直径范围内进行团聚。在本发明的一个实施例中，二氧化硅粒子108的团聚是针对直径在10到40微米范围内的平均二氧化硅粒子进行的。二氧化硅的平均粒径决定了旋风分离器的收集效率。

系统100包括旋风分离器114。旋风分离器一般用于分离气体中的固体悬浮物。此外，旋风分离器利用离心力的原理来分离气体中固体悬浮液中的小颗粒和大颗粒。在本公开的一个实施例中，旋风分离器114分离二氧化硅颗粒108和废物颗粒。在本公开的一个实施例中，旋风分离器114接收直径在10微米到40微米范围内的平均粒径，并将这些二氧化硅颗粒108与废物颗粒分离。在本公开的一个实施例中，旋风分离器114还将直径大于40微米的颗粒从废物颗粒中分离出来。

在本公开的一个实施例中，旋风分离器114包括第一入口118、出口116和第二入口124。在本公开的一个实施例中，旋风分离器114通过第一入口118接收所需尺寸的二氧化硅颗粒108以及废物颗粒。此外，旋风分离器114产生离心力，分离二氧化硅颗粒108和废物颗粒。此外，出口116用于将废物颗粒从旋风分离器114中释放出来。此外，利用旋风分离器114的第二入口124向旋风分离器114提供脱水气体。在本公开的另一个实施例中，旋风分离器114可在旋风分离器114上的任何其他合适位置具有第一入口118和第二入口124。

在本公开的一个实施例中，二氧化硅颗粒108与废物颗粒一起在旋风分离器114中脱水。二氧化硅颗粒108与废物颗粒一起脱水以除去旋风分离器114中的水分子。使用脱水气体完成二氧化硅颗粒108和废颗粒的脱水。脱水气体包括氯(cl)，但不限于氯。此外，脱水气体用于脱水旋风分离器114中存在的水分子。此外，由于重力的作用，二氧化硅颗粒108以粉末形式收集在预制件压缩室120中。

系统100包括预制块压缩室120。预制件压缩室120用于进行压实。一般来说，压缩是为了制造所需尺寸和形状的烟灰预制棒。在本公开的一个实施例中，预成型压缩室120用于对二氧化硅颗粒108进行压缩。一般来说，造灰过程的末端损失通常取决于烟尘的大小，其贡献率通常为20％-30％。这种压实系统可以减少50％以上的末端损失。在本公开的一个实施例中，预成型件压缩室120用于对两端具有极低曲率表面的二氧化硅颗粒108进行压缩，以表示与传统光纤预制棒制作工艺相比，可将端部损耗降低50％以上的锥形。在本公开的一个实施例中，预成型件压缩室120用于对二氧化硅颗粒108进行压实，以提供无锥形预制棒。在本公开的一个实施例中，预制棒压缩室120用于执行单轴压缩过程。一般情况下，单轴压缩过程在单个轴向上对材料施加压力。二氧化硅粒子108在用于形成光纤烟尘预制棒122的单轴压缩过程中高度压缩。在本公开的一个实施例中，预制棒压缩室120提供烟灰预制棒长度在0.5m至2m范围内的压实，以及最终压实预制棒直径在0.05m至0.35m范围内的压实。该室提供的预制棒压实长度不限于上述长度范围0.5m至2m，压实预制棒的直径范围为0.05m至0.35mm。

在本公开的另一个实施例中，预成型体压实室120用于执行等静压压缩过程。一般来说，等静压压实工艺应用液体或气体的压力或两者的适当组合在所有方向的材料。在用于形成光纤烟尘预制棒122的等静压压实过程中，在所有方向上用液体或气体或两者的适当组合的压力来压实二氧化硅颗粒108。在本公开的另一个实施例中，预成型压实室120用于进行单轴压实过程和等静压压实过程的组合。在单轴压缩过程中，二氧化硅粒子108以较低的密度被压实，从而形成压实的二氧化硅粒子。此外，压实的二氧化硅颗粒经过等静压压实过程以获得高压实度。本公开的另一个实施例是，无锥形的光纤预制棒对应于在顶部和底部具有平坦表面的光纤预制棒。本公开的另一个实施例是，光纤预制棒在顶部和底部可以具有小曲率表面。本公开的另一个实施例是，预成型体压缩室120用于对具有不同掺杂剂的二氧化硅颗粒进行压实。本公开的另一个实施例是，预成型压缩室120用于对具有相同或不同前体的多层掺杂剂的二氧化硅粒子进行压实。

图2示出了根据本公开的另一个实施例的用于制造光纤烟灰预制棒122的系统100的概述。图2示出了系统100的组件的布置。系统100的组件共同实现用于制造光纤烟尘预制棒122的连续过程。图2的组件与图1的各个组件相似。

系统100包括燃烧室102、入口104、一个或多个燃烧器106、二氧化硅颗粒108、夹套冷却室110、多个凝聚器管112、旋风分离器114、第一入口118、第二入口124、出口116和预成型压缩室120。

系统100包括预制块压实室120。预制棒压实室120包括第二入口124(如图2所示)。此外，预成型压缩室120的第二入口124用于在热等静压压实过程中将脱水气体释放到预成型压缩室120中。

预成型压缩室120用于对二氧化硅颗粒108进行压实。在本公开的一个实施例中，预制棒压实室120用于执行热等静压压实过程。一般来说，热等静压压实工艺通过从各个方向施加压力来增加材料的密度。在用于形成光纤烟尘预制棒122的热等静压压实过程中，通过从各个方向施加压力来压实二氧化硅颗粒108。在一个实例中，氩气被用作压缩二氧化硅粒子108的加压气体。在本公开实施例的另一示例中，用于压实二氧化硅颗粒108的加压气体可以具有任何其他合适的气体。在本公开的另一个实施例中，预制棒压实室120用于进行单轴压实过程和热等静压压实过程的组合。预成型体压实过程对应于在粘合剂存在下压制二氧化硅颗粒。粘合剂可选自但不限于聚碳酸丙烯酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、樟脑和明胶基琼脂。粘合剂的浓度在大约100ppm到10000ppm之间。在本公开的一个实例中，粘合剂的浓度可以是任何其他合适的范围。

图3示出了根据本公开的各种实施例的用于制造光纤烟灰预制棒122的方法的流程图200。可以注意到，为了解释流程图200的处理步骤，将参考图1的系统组件。还可以注意到，流程图200可以具有较少或更多的步骤。

光纤烟灰预制棒122用于制造二氧化硅包覆的圆筒。此外，光纤烟尘预制棒122用于制造掺氟管。

流程图在步骤202开始。在步骤202之后，在步骤204，所述方法包括二氧化硅粒子108和废物粒子的产生。在步骤206，该方法包括二氧化硅粒子108的冷却。在步骤208，该方法包括二氧化硅粒子108的团聚，以获得所需尺寸的二氧化硅粒子108。在步骤210，该方法包括在旋风分离器114中脱水二氧化硅颗粒108。在步骤212，该方法包括在旋风分离器114中分离二氧化硅颗粒108。在步骤214，所述方法包括基于单轴压实过程、等静压压实过程和热等静压压实工艺对二氧化硅颗粒108进行压实以制备光纤烟尘预制棒122。流程图200在步骤216结束。

与现有技术相比，本公开提供了许多优点。本公开提供了一种制造光纤烟灰预制棒的改进方法。该方法提供了跨越式改进，提供了高材料效率和化学计量能耗。此外，该方法消除了许多步骤和过程。此外，该方法大大减少了工厂的总占地面积。

为了说明和描述的目的，已经呈现了对本技术的预定义实施例的上述描述。它们并不打算详尽无遗或将现有技术局限于所公开的精确形式，而且显然，根据上述教学，许多修改和变化是可能的。选择和描述实施例是为了最好地解释本技术的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够最佳地利用本技术和具有适合所设想的特定用途的各种修改的各种实施例。应当理解的是，根据情况的建议或有利的情况，可以考虑对等价物的各种省略和替换，但这样做的目的是在不偏离本技术权利要求书的精神或范围的情况下涵盖应用或实施。

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